1、一、某化學(xué)反應(yīng)器，工藝規(guī)定操作溫度為200±10C,考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程中溫度規(guī)定值最大不得超過15C?，F(xiàn)設(shè)計(jì)運(yùn)行的溫度定值調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在最大階躍干擾作用下的過渡過程曲線如下圖所示，試求：該系統(tǒng)的過渡過程品質(zhì)指標(biāo)（最大偏差、余差、衰減比、振蕩周期和過渡時(shí)間），并問該調(diào)節(jié)系統(tǒng)是否滿足工藝要求。x/min參考答案：最大偏差A(yù)=230-200=30C余差C=205-200=5c衰減比n=y1:y3=25:5=5:1振蕩周期T=20-5=15（min）設(shè)被控變量進(jìn)入穩(wěn)態(tài)值的±2%,就認(rèn)為過渡過程結(jié)束，則誤差區(qū)域=205X（±2%）=±4.1C在新穩(wěn)態(tài)值（205C

2、）兩側(cè)以寬度為±4.1C畫一區(qū)域（陰影線）。曲線進(jìn)入時(shí)間點(diǎn)Ts=22min工藝規(guī)定操作溫度為200±10C,考慮安全因素，調(diào)節(jié)過程中溫度規(guī)定值最大不得超過15C,而該調(diào)節(jié)系統(tǒng)A=30C,不滿足工藝要求。最大偏差A(yù)=230-200=30C余差C=205-200=5C衰減比n=y1:y3=25:5=5:1二、如圖所示，用差壓變送器檢測液位。已知p1=1200kg/m3P2=950kg/m3h1=1.0m,h2=5.0m,液位變化的范圍為03.0m,如果當(dāng)?shù)刂亓铀俣萭=9.8m/s,求差壓變送器的量程和遷移量。當(dāng)液位在03.0m變化時(shí)，差壓的變化量為pIgHmax1200X9.

3、8x3.0=35280Pa根據(jù)差壓變送器的量程系列，可選差變的量程為40kPa當(dāng)H=0時(shí)，有Ap=-p2g(h2-h1)=950X9.8X(5.01.0)=37240Pa所以，差壓變送器需要進(jìn)彳T負(fù)遷移，負(fù)遷移量為37.24kPa遷移后該差變的測量范圍為37.242.76kPa若選用DDZ-m型儀表，則當(dāng)變送器輸出I=4m伴寸，表示H=0;當(dāng)I=20m仰寸，H=40X3.0/35.28=3.4m,即實(shí)際可測液位范圍為03.4m。如果要求H=3.0m時(shí)差變輸出滿刻度(20mA,則可在負(fù)遷移后再進(jìn)行量程調(diào)整，使得當(dāng)Ap=-37.24+35.28=1.96kPa時(shí)，差變的輸出達(dá)到20mA三、有一臺電

4、動差壓變送器，表量程為25000Pa對應(yīng)的最大流量為50t/h,工藝要求40t/h時(shí)報(bào)警。問：不帶開方器時(shí)，報(bào)警值設(shè)定在多少？帶開方器時(shí)，報(bào)警信號設(shè)定在多少？參考答案：不帶開方器時(shí)對應(yīng)40t/h流量的差壓AP1=25000(40/50)2=16000Pa對應(yīng)40t/h流量的輸出I出1=(16000/25000)16+4=12.24mA報(bào)警值S=12.24mA帶開方器時(shí)，.AQ=KXP對應(yīng)40t/h流量的差壓AP2=25000(40/50)=20000Pa對應(yīng)40t/h流量的輸出I出2=(20000/25000)16+4=16.8mA報(bào)警值S=16.8mA四、某比例控制器，溫度控制范圍為4008

5、00C,輸出信號范圍是420mA當(dāng)指示指針從600c變到700c時(shí)，控制器相應(yīng)的輸出從8m較為16mA求設(shè)定的比例度。p=/令)x100%=(22/11)x100%800-400204/=50%即：溫度的偏差在輸入量程的50%區(qū)間內(nèi)(即200C)時(shí)，e和y是2倍的關(guān)系。五、有一臺比例積分調(diào)節(jié)器，它的比例度為50%積分時(shí)間為1分，開始時(shí)，測量、給定和輸出都在50%當(dāng)測量變化到55%寸，輸出變化到多少？1分鐘后又變化到多少?當(dāng)測量由50須變到55%勺一瞬間，時(shí)間t=0o已知調(diào)節(jié)器的比例度6=50%積分時(shí)間TI=1分，£=AI入=55%-50%=5%代入上式可得Ay(0+)=AI出(0+)

6、=10%即輸出變化為10啕口上原有的50%所以輸出躍變到60%(2)一分鐘后，輸出變化為Ay(1)=AI出(1)=20%加上原有的50%所以一分鐘后輸出變到50%+20%=70%六、請判定圖所示溫度控制系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)閥和調(diào)節(jié)器的作用型式物料1.當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí);2 .當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為過熱蒸汽時(shí)；3 .當(dāng)物料為溫度過低時(shí)易析出結(jié)晶顆粒的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟化水時(shí);4 .當(dāng)物料為溫度過高時(shí)易結(jié)焦或分解的介質(zhì)，調(diào)節(jié)介質(zhì)為待加熱的軟化水時(shí);A.氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，正作用調(diào)節(jié)器；B.氣開調(diào)節(jié)閥，反作用調(diào)節(jié)器；C.氣開調(diào)節(jié)閥，正作用調(diào)

7、節(jié)器；D.氣關(guān)調(diào)節(jié)閥，反作用調(diào)節(jié)器.(B)(C)(D)蒸汽冷物料熱物料冷凝水七、對于圖示的加熱器串級控制系統(tǒng)。要求：(1)畫出該控制系統(tǒng)的方框圖，并說明主變量、副變量分別是什么？主控制器、副控制器分別是哪個(gè)？(2)若工藝要求加熱器溫度不能過高，否則易發(fā)生事故，試確定控制閥的氣開氣關(guān)型式；(3)確定主、副控制器的正反作用；(4)當(dāng)蒸汽壓力突然增加時(shí)，簡述該控制系統(tǒng)的控制過程；(5)當(dāng)冷物料流量突然加大時(shí)，簡述該控制系統(tǒng)的控制過程；(注：要求用各變量間的關(guān)系來闡述)解：(1)該控制系統(tǒng)的方框圖擾動1擾動2(2)由于工藝要求加熱器溫度不能過高，否則易發(fā)生事故，所以控制閥應(yīng)選用氣開型式,但氣源故障斷氣

8、，控制閥自動關(guān)閉，蒸汽不再進(jìn)入加熱器，以避免介質(zhì)溫度過高發(fā)生事故。（3）確定主、副控制器的正反作用：在副回路中，由于流量對象是“十”作用（閥開大，流量增加）的（Ko2>。，控制閥也是“十”作用（氣開式）的（Kv>0）,故副控制器FC是“+”特性（Kc2>0）,選反作用，這樣才起到負(fù)反饋的控制作用；在主回路中，由于主對象是“十”作用（副變量蒸汽流量增大，主變量出口溫度也增大）的（Ko1>0）,故主控制器TC是“+”特性（Kc1>0）,選反作用，這樣才起到負(fù)反饋的控制作用。（4）當(dāng)蒸汽壓力突然增加時(shí)，該控制系統(tǒng)的控制過程如下：蒸汽壓力增加，則蒸汽流量增加，由于FC為反

9、作用，故其輸出降低，因而氣開型的控制閥關(guān)小，蒸汽流量減少以及時(shí)克服蒸汽壓力變化對蒸汽流量的影響，因而減少以致消除蒸汽壓力波動對加熱爐出口物料溫度的影響，提高了控制質(zhì)量。（5）當(dāng)冷物料流量突然加大時(shí)，該控制系統(tǒng)的控制過程如下：冷物料流量加大，加熱爐出口物料溫度降低，反作用的TC輸出增加，因而使FC的給定值增加，F(xiàn)C為反作用，故其輸出也增加，于是氣開型的控制閥開大，蒸汽流量增加以使加熱爐出口物料溫度增加，起到負(fù)反饋的控制作用。九、試判斷圖示兩系統(tǒng)各屬于何種控制系統(tǒng)？說明其理由，并畫出相應(yīng)的系統(tǒng)方框圖。右圖是以加熱器出口溫度為主被控變量，以燃料油流量為副被控變量和操縱變量構(gòu)成的典型審級控制系統(tǒng)；左圖

10、是一種形似審級控制但實(shí)際是一種前饋反饋控制系統(tǒng)。兩個(gè)控制器TC與FC用級工作,TC的輸出作為FC的給定，形似審級控制，但并沒有副回路，只有一個(gè)反饋回路，執(zhí)行器的輸出并不能改變原料的流量，所以不能認(rèn)為是一個(gè)審級控制系統(tǒng)。為靜態(tài)前饋-反饋控制的非標(biāo)準(zhǔn)形式。流量對象6測量變送*Ca)Qi測量變送H加熱爐畫一畫量變送(b)有時(shí)前饋-反饋控制系統(tǒng)從其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上看與串級控制系統(tǒng)十分相似，試問任何區(qū)分它們？試分析圖示的兩個(gè)系統(tǒng)各屬于什么系統(tǒng)？說明其理由。®(b)?前饋-反饋控制系統(tǒng)也有兩個(gè)控制器，但在結(jié)構(gòu)上與審級控制系統(tǒng)是完全不同的?審級控制系統(tǒng)是由內(nèi)、外兩個(gè)控制回路所組成;?而前饋一反饋控制系統(tǒng)

11、是由一個(gè)反饋回路和另一個(gè)開環(huán)的補(bǔ)償回路疊加而成圖(b)是以加熱器出口溫度為主被控變量，以燃料油流量為副被控變量和操縱變量構(gòu)成的典型審級控制系統(tǒng)；圖(a)是一種形似審級控制但實(shí)際是一種前饋反饋控制系統(tǒng)。兩個(gè)控制器TC與FC用級工作，TC的輸出作為FC的給定，形似審級控制，但并沒有副回路，只有一個(gè)反饋回路，執(zhí)行器的輸出并不能改變原料的流量，所以不能認(rèn)為是一個(gè)審級控制系統(tǒng)。為靜態(tài)前饋-反饋控制的非標(biāo)準(zhǔn)形式。某加熱爐出口溫度控制系統(tǒng)，經(jīng)運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)擾動主要來自燃料流量波動，試設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)克服之。如果發(fā)現(xiàn)擾動主要來自原料流量波動T應(yīng)如何設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)以克服之。畫出帶控制點(diǎn)工藝流程圖和控制系統(tǒng)框圖。爐出口溫度對燃料油流量的審級控制十、圖示的熱交換器中，物料與蒸汽換熱，要求出口溫度達(dá)到規(guī)定的要求。試分析下述情況下應(yīng)采取何種控制方案為好。畫出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖與方塊圖。(1)物料流量F比較穩(wěn)定，而蒸汽壓力波動較大。(2)蒸汽壓力比較穩(wěn)定，而物料流量F波動較大。(3)物料流量F比較穩(wěn)定，而物料入口溫度及蒸汽壓力波動都較大蒸汽冷凝水(1)物料流量F比較穩(wěn)定，而蒸汽壓力波動較大。可設(shè)計(jì)出口溫度為